Saat orang bertanyaapa itu ekstrusi, sebagian besar penjelasan langsung bersifat teknis. Namun ide dasarnya tidak terlalu rumit - Anda mendorong material melalui bukaan berbentuk untuk mendapatkan potongan panjang dengan penampang-yang sama seluruhnya. Anggap saja seperti memeras pasta gigi, hanya saja bukaan tabungnya sesuai dengan bentuk produk akhir yang Anda inginkan.
Prosesnya dapat diterapkan pada logam, plastik, bahkan makanan. Dan alat ini sudah ada lebih lama dari yang Anda kira, dengan mesin press hidrolik pertama untuk ekstrusi pipa timbal dipatenkan pada tahun 1797 oleh Joseph Bramah. Itu berarti lebih dari 200 tahun mendorong sesuatu melalui kematian.
Mengapa Produsen Tetap Menggunakan Metode Ini
Biaya penting. Banyak. Saat Anda membuat saluran aluminium atau pipa tembaga sepanjang ribuan kaki, proses ekstrusi memungkinkan Anda bekerja terus menerus tanpa berhenti untuk membuat potongan satu per satu. Hydro, salah satu produsen aluminium terbesar, melaporkan mesin ekstrusi mereka dapat menghasilkan profil dengan kecepatan hingga 25 meter per menit bergantung pada paduan dan kompleksitasnya - yang datanya diperoleh dari laporan tahunan tahun 2023 mereka di hydro.com.
Namun kecepatan bukanlah satu-satunya alasan. Akurasi dimensi yang Anda peroleh sulit ditandingi dengan metode pembentukan lainnya. Kita berbicara tentang toleransi yang dapat mencapai ±0,1 mm pada dimensi kritis, yang mengalahkan sebagian besar operasi pengecoran atau penggulungan.
Kisaran Suhu Lebih Penting Daripada Yang Disadari Orang
Ekstrusi panas untuk aluminium biasanya berjalan antara 350-500 derajat. Kisarannya sangat luas karena paduan yang berbeda memerlukan suhu yang berbeda. 6061 aluminium paling baik diekstrusi pada suhu sekitar 450 derajat , sedangkan 7075 harus tetap dingin atau Anda akan retak. Tidak ada yang benar-benar menjelaskan bagian ini dengan baik dalam panduan standar.
Tembaga dan kuningan lebih panas - suhunya 600-900 derajat untuk sebagian besar paduan tembaga. Baja bahkan lebih tinggi lagi, terkadang melewati 1200 derajat untuk nilai tahan karat.
Ekstrusi dingin terjadi pada suhu kamar atau sedikit lebih tinggi. Persyaratan tekanan melonjak secara signifikan - kita berbicara tentang gaya yang dapat melebihi 1400 MPa untuk beberapa komponen baja, berdasarkan data manufaktur yang dipublikasikan di steel.org.
Langsung vs Tidak Langsung dan Mengapa Ini Mengubah Banyak Hal
Kebanyakan ekstrusi dilakukan secara langsung (atau "maju") di mana ram mendorong material melalui cetakan stasioner. Biletnya bergerak, dadunya tidak. Cukup sederhana.
Ekstrusi tidak langsung membaliknya - dadu bergerak bersama ram sementara billet relatif diam di dalam wadah. Gesekan yang lebih sedikit berarti Anda dapat mengekstrusi paduan yang lebih keras atau bentuk yang lebih kompleks. Namun peralatannya lebih mahal dan panjangnya terbatas.
Untuk material yang sangat keras atau penampang-yang rumit, metode tidak langsung masuk akal. Untuk bentuk standar dengan paduan yang lebih lembut, biaya tambahannya tidak sepadan.
Aplikasi yang Tidak Banyak Dibicarakan
Semua orang menyebutkan balok konstruksi dan bingkai jendela. Itu sudah jelas. Namun ada banyak komponen ekstrusi yang tidak mendapat banyak perhatian.
Perangkat medis menggunakan banyak instrumen bedah-ekstrusi berdiameter kecil -, komponen kateter, dan selang khusus. Biokompatibilitas paduan titanium ekstrusi tertentu menjadikannya sempurna untuk implan. Zimmer Biomet menggunakan titanium ekstrusi untuk komponen pengganti pinggul dan lutut, dan spesifikasinya tersedia melalui dokumentasi teknis zimmerbiomet.com.
Unit pendingin untuk elektronik hampir seluruhnya bergantung pada ekstrusi. Anda memerlukan sirip tipis dengan jarak yang tepat, dan tidak ada cara ekonomis untuk membuatnya kecuali mendorong aluminium melalui cetakan. Konduktivitas termal tetap tinggi karena struktur butiran sejajar selama proses ekstrusi.
Aplikasi kelautan mengonsumsi berton-ton paduan aluminium dan tembaga ekstrusi karena air asin merusak sebagian besar material lainnya. Rel, gerigi, perlengkapan dek - jika dipasang di kapal dan terbuat dari logam, ada kemungkinan besar itu diekstrusi.
Desain Die Menjadi Rumit dengan Cepat
Die adalah tempat keajaiban terjadi, dan juga di mana biaya bertambah. Cetakan padat sederhana untuk stok batang bundar sangatlah mudah. Bagian berongga memerlukan mandrel atau cetakan jembatan, yang meningkatkan kompleksitas secara eksponensial.
Sudut mati mempengaruhi segalanya. Terlalu curam dan Anda akan mendapatkan cacat permukaan. Terlalu dangkal dan kebutuhan tekanannya sangat tinggi. Kebanyakan cetakan ekstrusi menggunakan sudut masuk antara 45-90 derajat, dengan 60 derajat umum terjadi pada aluminium.
Apa yang Tidak Berfungsi dengan Baik
Tidak semua logam mudah diekstrusi. Baja-karbon tinggi bermasalah - retak akibat deformasi. Paduan yang sangat rapuh seperti beberapa besi cor tidak dapat diekstrusi sama sekali.
Batasan ukuran juga ada. Ada batas praktis maksimum untuk kapasitas mesin ekstrusi. Kebanyakan mesin cetak komersial menghasilkan tenaga sekitar 10.000 ton, yang membatasi seberapa besar billet Anda dan seberapa rumit penampang-bagiannya.
Permukaan akhir terkadang mengecewakan. Anda mendapatkan garis-garis cetakan (goresan kecil dari kontak cetakan) yang sulit dihilangkan sepenuhnya. Operasi pasca-ekstrusi seperti menggambar atau menggiling tidak hanya menambah biaya.
Seluruh Bagian yang Berkelanjutan
Kembali ke konsep "pembentukan berkelanjutan" pada judul - itulah yang membedakan ekstrusi dari metode pembentukan lainnya. Anda tidak membuat satu bagian dalam satu waktu. Prosesnya berjalan hingga billet Anda habis, menghasilkan satu potongan panjang yang dipotong memanjang setelahnya.
Kontinuitas ini menciptakan sifat material yang tidak Anda peroleh dengan proses lainnya. Struktur butiran mengalir sepanjang arah ekstrusi, yang umumnya meningkatkan kekuatan sejajar dengan arah tersebut. Kekuatan lintas-butir akan terkena dampaknya, namun untuk sebagian besar aplikasi, hal ini dapat diterima.
Mengelas beberapa potongan pendek menjadi satu akan memakan waktu lama dan menciptakan titik lemah di setiap sambungan. Ekstrusi menghilangkan masalah itu.
Penanganan Material Sebelum dan Sesudah
Billet (bahan awal Anda) harus memiliki suhu yang tepat dan bersih. Kerak atau kontaminasi pada permukaan berpindah ke produk akhir Anda. Pra-pemanasan membutuhkan waktu dan energi, yang menjadi faktor dalam biaya produksi Anda.
Keluar dari cetakan, bahannya panas dan lembut. Ia membutuhkan dukungan atau ia akan melorot dan terdistorsi. Sebagian besar jalur ekstrusi memiliki meja runout dengan roller untuk menjaga semuanya tetap lurus saat mendingin.
Tingkat pendinginan juga mempengaruhi properti. Pendinginan paduan aluminium tertentu langsung dari mesin press akan meningkatkan kekuatan melalui perlakuan panas larutan. Paduan lain memerlukan pendinginan lebih lambat untuk mencegah retak.
Variasi Proses yang Akan Anda Temui
Ekstrusi hidrostatik menggunakan tekanan fluida, bukan ram mekanis. Billet berada di dalam ruangan yang berisi cairan, dan tekanan memaksanya melewati cetakan. Gesekan yang lebih sedikit, permukaan akhir yang lebih baik, namun mahal dan banyak digunakan untuk aplikasi khusus.
Ekstrusi tumbukan sangat berbeda - Anda memukul material dengan pukulan dan material mengalir mundur di sekitarnya. Tabung pasta gigi aluminium dan wadah baterai dibuat dengan cara ini. Cepat, murah untuk volume tinggi, namun bentuknya terbatas.
Ekstrusi gesekan lebih baru, menggunakan alat berputar yang menghasilkan panas melalui gesekan. Bahannya melunak dan mengalir tanpa meleleh. Beberapa kemungkinan menarik untuk menggabungkan material yang berbeda, meskipun belum mencapai produksi mainstream.
Dimana Ada Yang Salah
Keausan peralatan menyebabkan perubahan dimensi secara bertahap. Dies terkikis, terutama di tikungan tajam. Apa yang dimulai dalam-spesifikasi perlahan-lahan hilang seiring Anda menjalankan lebih banyak materi.
Kegagalan kontrol suhu merusak batch. Terlalu panas akan menyebabkan pertumbuhan butiran berlebih sehingga mengurangi kekuatan. Terlalu dingin maka bahan tidak akan mengalir dengan baik, sehingga berpotensi membuat mesin cetak macet.
Persiapan billet yang tidak tepat menyebabkan cacat. Jika billet Anda memiliki rongga internal atau kontaminasi, cacat tersebut akan menyebar ke seluruh ekstrusi.
Kecepatan lebih penting daripada yang disadari sebagian besar operator. Mendorong material terlalu cepat akan menghasilkan panas berlebih akibat deformasi, sehingga mengubah sifat material. Lakukan terlalu lambat dan produktivitas menurun.
Perekonomian menjadi rumit ketika volume turun. Ekstrusi masuk akal untuk produk ribuan kaki. Untuk jangka pendek, biaya cetakan dan waktu penyiapan menghabiskan margin Anda. Di sinilah pemesinan atau proses lainnya mengambil alih meskipun biaya per-bagiannya lebih tinggi.